在恆星演化的過程中,AGB(漸近巨星分支)星是一個引人關注的階段。這些恆星是由低至中等質量的恆星所經歷的最終演化階段,通常在其生命的末期顯示出耀眼的紅色巨星特徵。AGB星的亮度往往是太陽的數千倍,讓人驚嘆。這一階段的獨特之處在於它們的內部結構和能量來源的變化,影響到了它們的外觀與行為。
AGB星的核心主要由碳和氧組成,並且外圍擁有氦和氫所構成的燃燒殼層。這種內部結構形成了AGB星獨特的演化路徑。
當一顆恆星的核心消耗了氫後,將會經歷收縮與加熱過程,導致其外層膨脹並冷卻,最終發展為紅巨星。這一演化過程使得AGB星在赫茲布倫–拉塞爾圖(HR圖)中移動至上右方角落。經過一段時間後,在核心的溫度達到約 3×108 K 時,氦的核融合開始,這是一個改變恆星運行路徑的重要時刻。AGB星由此進入了熱脈衝階段。
AGB階段可以細分為早期AGB(E-AGB)和熱脈衝AGB(TP-AGB)。在E-AGB階段,恆星的主要能量來源來自於圍繞核心的氦燃燒。而當這一階段結束,AGB星會進入TP-AGB,能量來源則轉變為氫殼的融合。這一過程不斷重複,該循環最多會持續數十萬年,最終導致氦殼的劇烈爆炸現象——氦殼閃光,這是AGB星亮度劇增的重要原因。
直至最終,AGB星的質量損失程度通常會高達50%至70%。這一階段所伴隨的變化將對其後續演化產生深遠影響。
AGB星的質量損失產生了壯觀的星際物質流,這些物質形成了圍繞在恆星周圍的擴展環境,形成所謂的環星雲。這些環星雲中存在著豐富的化學成分,這些成分在恆星的演化過程及其所釋放的材料中不斷變化。更值得注意的是,這些化學反應的動力學在不同區域呈現出不同特徵,這是因為它們處於低密度環境下的獨特化學過程。
AGB星內的化學反應及其動力學行為可能會受到多種因素影響,其中,環星雲內的物質從恆星表面擴散至外部空間的過程是至關重要的。當恆星物質以微米大小的顆粒形式流失時,這一現象將影響其周圍的環境及其化學組成,甚至影響到星際介質。
在AGB星的演化過程中,部分恆星經歷了一種被稱為「重返」的現象,會再次進入AGB階段。這一階段與一般的AGB星有著相似的特徵,卻是不同的物理狀態。
當恆星進行進一步的質量損失後,最終形成的環星雲將為行星狀星雲(PNe)的生成奠定基礎。在演化的各個階段,AGB星的質量損失和其周圍化學環境的複雜性都使我們對宇宙的若干基本問題感到好奇。
AGB星是星辰演化的重要組成部分,其內部過程和外部表現之間的迭代關係值得更多科學研究。隨著觀測技術的進步,我們是否能全面了解這些恆星對星際介質和宇宙化學反應的深刻影響?